拟穴青蟹血淋巴共生微生物菌群的代谢功能多样性研究

Symbiotic microorganisms play a key role in the host’s immunologic function, which is a research hotspot in recent years. The mud crab Scylla paramamosain is an important marine-derived aquacultured species in the southeast coast of China. Our previous results indicated the presence of symbiotic microorganisms in the hemolymph of healthy crabs (including Vibrio, Shewanella and Aeromonas), and the microbial abundances in the hemolymph of healthy crabs were approximately 4 orders of magnitude lower than those in moribund or dead ones. Despite the fact that hemolymph is a major site for host immune response, the functions of the symbiotic microorganisms in the hemolymph of S. paramamosain was less studied. This study aims to reveal the metabolic functional diversity of symbiotic microorganisms in the hemolymph of S. paramamosain, by combining the state-of-the-art techniques including microbial ecology, metagenomics and molecular immunology. This study would test the hypothesis that symbiotic hemolymph microorganisms may compete with incoming microorganisms, contain potential pathogens, and activate host basal immunity. This study would facilitate our understanding of the antibacterial function of symbiotic hemolymph microorganisms, and improve the knowledge of the microbe-host interactions in invertebrates. Meanwhile, this study gives clues to develop microbial immunoenhancer, and contributes to select appropriate administration routes for disease control, which would have potential applications in crab aquaculture

生活在宿主体内的微生物对宿主的免疫功能发挥着关键作用，是近年来生物学领域的研究热点之一。拟穴青蟹是我国东南沿海重要的海水养殖蟹类，申请人前期的研究发现，健康青蟹的血淋巴中含有共生微生物（包括弧菌、希瓦氏菌和气单胞菌），且其丰度比濒死和刚死亡的个体低4个数量级。血淋巴是青蟹免疫应答发生的主要场所，目前缺乏对青蟹血淋巴共生微生物的深入研究。本项目拟采用微生物生态学、宏基因组学及分子免疫学等手段揭示血淋巴共生微生物菌群的代谢功能多样性，来验证假说“血淋巴共生微生物拮抗外来微生物，血淋巴中含有潜在的病原菌，以及血淋巴共生微生物可以激活宿主的基础免疫”。通过本项目的研究，有助于揭示青蟹血淋巴共生微生物菌群抗病原菌感染的机理，丰富和完善无脊椎动物共生微生物与宿主相互作用的机制；在实践上有助于开发增强青蟹免疫力的微生物制剂及给药途径，来控制青蟹病害的发生与传播，对青蟹养殖业的疾病防治具有潜在的应用价值

生活在宿主体内的微生物对宿主的免疫功能发挥着关键作用，是近年来生物学领域的研究热点之一。拟穴青蟹是我国东南沿海重要的海水养殖蟹类，项目组前期的研究发现，健康青蟹的血淋巴中含有共生微生物（包括弧菌、希瓦氏菌和气单胞菌），且其丰度比濒死和刚死亡的个体低4个数量级。而血淋巴是青蟹免疫应答发生的主要场所，目前缺乏对青蟹血淋巴共生微生物的深入研究。得益于国家自然科学基金委对本项目的资助，我们首先开发了一种获取拟穴青蟹血淋巴菌群的新方法（简称过滤法），并利用该方法成功获得了拟穴青蟹的血淋巴菌群的含量及其多样性数据；通过将此方法与传统的平板菌落计数法进行比较，我们发现此方法获得的血淋巴微生物的含量显著高于平板菌落计数法，而且其微生物群落组成的偏差也更小。其次，我们揭示了青蟹的消化系统是血淋巴微生物的主要来源，并系统研究了健康的成年雌、雄青蟹的血淋巴、中肠、鳃、内表皮和肝胰腺中的共生菌群。此外，我们鉴定了一个参与青蟹抗菌肽调控的免疫基因SpCTL-B，发现它对血淋巴菌群具有凝集活性。通过本项目的研究，有助于揭示青蟹血淋巴共生微生物菌群抗病原菌感染的机理，丰富和完善无脊椎动物共生微生物与宿主相互作用的机制；在实践上有助于开发增强青蟹免疫力的微生物制剂及给药途径，来控制青蟹病害的发生与传播，对青蟹养殖业的疾病防治具有潜在的应用价值。